双层共底结构的制作方法

1.本发明涉及航天液体推进技术领域，具体地，涉及一种双层共底结构。


背景技术：

2.为充分利用箱间段内的空间，节省箱间段重量，目前运载领域广泛使用共底贮箱。随着载人航天事业的发展，对贮箱的轻质化、高排放效率提出了更高的要求，同时对贮箱的质心高度提出了要求，以期通过降低贮箱的质心高度来降低飞行器的质心高度，因此载人航天领域对共底贮箱有着一定的需求。载人航天领域贮箱与运载领域贮箱在工作压力和工作周期方面存在较大差异，载人航天领域贮箱工作压力一般为2.0mpa及以上，工作时间一般为1年以上；运载领域贮箱工作压力较低，一般为0.5mpa～0.8mpa，工作在运载火箭上升段，工作时间较短。目前运载领域共底贮箱一般采用单层底结构，若单层底结构破损，共底共底贮箱中原本分离储存的两种不同将直接混合，带来较大的安全隐患。
3.专利文献cn109911247a公开了一种火箭及其推进剂贮箱，包括第一贮箱、第二贮箱和共用箱底，第一贮箱和第二贮箱通过共用箱底相连接，且共用箱底分别与第一贮箱和第二贮箱的连接处形成封闭结构。该发明提供的火箭及其推进剂贮箱，取消了箱间段的串联结构，可有效缩短箭体高度，减小运载火箭的长细比，有利于增加火箭的稳定性，火箭重量最轻，空间利用率最高，运载能力最大。但该方案仍采用传统的标准箱底件，即单层底结构，仍存在单层底结构破损后，带来的较大安全隐患问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种双层共底结构。
5.根据本发明提供的一种双层共底结构，包括第一共底、第二共底、y形环以及垫环；
6.所述第一共底、第二共底均为半球形结构，且由内向外同心布置；
7.第一共底、第二共底间设置有第一间隙；所述第一间隙的尺寸为0.1～0.5mm；
8.所述第一共底的端部与第二共底的端部通过y形环连接，所述第一共底的端部与第二共底的端部分别焊接在所述y形环的两侧；
9.所述y形环内设置有应力释放槽，所述应力释放槽与第一间隙相连通；
10.应力释放槽中设置有垫环，所述垫环的一端位于应力释放槽内，另一端穿过应力释放槽延伸至第一间隙；
11.所述垫环的厚度比所述y形环的应力释放槽宽度小0.05～0.20mm。
12.优选的，第一共底外型面直径为2400mm，第二共底内型面直径为2400.1～2400.5mm；
13.第一共底的厚度与直径的比值、第二共底的厚度与直径的比值均小于0.0005。
14.优选的，所述第一共底的材料为铝或铝合金材料；
15.所述第二共底的材料为铝或铝合金材料；
16.优选的，所述应力释放槽为u型结构，应力释放槽宽度t为2.5～3.5mm。
17.优选的，定义y形环与第一共底的焊缝为第一焊缝，第一焊缝的位置距离应力释放槽根部距离h2为25～35mm；
18.定义y形环与第二共底的焊缝为第二焊缝，第二焊缝的位置距离应力释放槽根部距离h1为20～30mm；
19.第一焊缝与第二焊缝之间的距离不小于9mm。
20.优选的，所述y形环上还设置有检测接口，所述检测接口与所述应力释放槽相连通。
21.优选的，所述检测接口呈阶梯状，包括直径依次增大，且依次连通的第一阶、第二阶、第三阶、第四阶、第五阶；
22.所述第一阶为通孔结构，且与所述应力释放槽相连通；
23.所述第二阶、第三阶为螺纹孔孔结构；
24.所述第四阶、第五阶为孔结构。
25.优选的，所述第一阶，第一阶的直径d1为2.0～2.5mm；
26.第二阶、第三阶分别为m3、m4尺寸的螺纹孔
27.所述第四阶的直径d2为4.0～4.5mm；
28.第五阶的直径d3为6.0～9.0mm。
29.优选的，垫环的材料为铝或铝合金。
30.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
31.1、本发明通过第一共底、第二共底的设计，实现了共底贮箱共底的双层冗余设计，在中第一共底或第二共底发生泄漏后，推进剂泄漏至第一共底和第二共底的间隙内，未泄漏的共底仍然起到两种推进剂物理隔离的作用，解决了共底贮箱使用的安全性问题。
32.2、本发明通过测试接口的设置，在贮箱生产测试阶段，可以在贮箱生产测试阶段对第一共底和第二共底的密封性进行检测，进一步提高了贮箱的安全性能。
附图说明
33.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
34.图1为本发明的结构示意图；
35.图2为本发明a处的结构示意图；
36.图3为图2的尺寸示意图。
37.图中示出：
38.具体实施方式
39.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
40.本发明提供了一种双层共底结构，包括第一共底1、第二共底2、y形环3、垫环4，在一个优选例中，垫环4的材料为牌号1035、1050或1060的铝或铝合金。
41.所述第一共底1、第二共底2均为薄壁半球形结构，且由内向外同心布置；第一共底1、第二共底2间设置有第一间隙7；所述第一间隙7的尺寸为0.1～0.5mm；第一间隙7即为所述第一共底1的外型面与所述第二共底2的内型面间隙。
42.所述第一共底1的端部与第二共底2的端部通过y形环3连接，所述第一共底1的端部与第二共底2的端部分别焊接在所述y形环3的两侧；优选的，所述第一共底1的端部与第二共底2的端部分别搅拌摩擦焊接在所述y形环3的两侧。
43.所述y形环3内设置有应力释放槽5，优选的，所述应力释放槽5为u形槽。所述应力释放槽5与第一间隙7相连通；应力释放槽5中设置有垫环4；所述垫环4的一端位于应力释放槽5内，另一端穿过应力释放槽5延伸至第一间隙7；在一个优选例中，垫环4的另一端仅略微超出第一共底1与y形环3的连接处，或垫环4的另一端与第一共底1与y形环3的连接处相平齐；具体的，垫环4的另一端仅略微超出第一焊缝8，或垫环4的另一端与第一焊缝8相平齐。位于应力释放槽5内的所述垫环4的厚度比所述y形环3的应力释放槽宽度小0.05～0.20mm。延伸至第一间隙7的垫环4与所述第一共底1、第二共底2的间隙均为0.05～0.20mm。在外部压力作用下，在第一焊缝8附近的第一共底、第二共底与垫环接触，垫环用于传递平衡。。在一个优选例中，所述垫环4为分体结构，且垫环4与所述y形环3的应力释放槽5随形设计，在所述第一共底1与所述y形环3焊接完成后，将所述垫环4装配于所述y形环3的应力释放槽5内，如，可通过检测接口6将分体的垫环4装配在应力释放槽内。
44.第一共底1外型面直径为2400mm，第二共底2内型面直径为2400.1～2400.5mm。第一共底1的厚度与直径的比值、第二共底2的厚度与直径的比值均小于0.0005。
45.所述第一共底1的材料为铝或铝合金材料；优选的，第一共底1选用牌号为5a06、5b70、2219或2195的铝或铝合金，所述第二共底2的材料为铝或铝合金材料；优选的，第二共底2选用牌号为：1035、1050或1060的铝或铝合金。
46.所述应力释放槽5为u型结构，应力释放槽宽度t为2.5～3.5mm。y形环3与第一共底1的焊缝为第一焊缝8，第一焊缝8的位置距离应力释放槽根部距离h2为25～35mm。
47.y形环3与第二共底2的焊缝为第二焊缝9，第二焊缝9的位置距离应力释放槽根部距离h1为20～30mm；
48.第一焊缝8与第二焊缝9之间的距离不小于9mm。
49.所述y形环3上还设置有检测接口6，所述检测接口6与所述应力释放槽5相连通，通过检测接口可对第一共底1、第二共底2的焊缝密封性进行检测。所述检测接口呈阶梯状，包括直径依次增大，且依次连通的第一阶61、第二阶62、第三阶63、第四阶64、第五阶65；
50.所述第一阶61为通孔结构，且与所述应力释放槽5相连通；所述第二阶62、第三阶63为螺纹孔孔结构；所述第四阶64、第五阶65为孔结构。所述第一阶61，第一阶61的直径d1为2.0～2.5mm；第二阶62、第三阶63分别为m3、m4尺寸的螺纹孔所述第四阶64的直径d2为4.0～4.5mm；第五阶65的直径d3为6.0～9.0mm。
51.在一个优选例中，所述检测接口6的数量为4～8个，且y形环3的周向均匀布置。
52.本发明第一共底、第二共底为球形结构，直径达到了2400mm，第一共底与第二共底匹配设计，实现了共底贮箱共底的双层冗余设计，在中第一共底或第二共底发生泄漏后，推进剂泄漏至第一共底和第二共底的间隙内，未泄漏的共底仍然起到两种推进剂物理隔离的作用，解决了共底贮箱使用的安全性问题。除此以外，通过本发明y形环的测试接口的设置，在贮箱生产测试阶段，可以在贮箱生产测试阶段对第一共底和第二共底的密封性进行检测，双层共底结构解决了双组元共底贮箱使用的安全性和测试性覆盖性问题，对共底贮箱的应用具有重要意义。
53.本发明解决了双组元共底贮箱使用的安全性和测试性覆盖性问题，实现了载人飞行器“一次故障工作，二次故障安全”的设计需求，本发明所述的双层共底结构可广泛应用于运载火箭、深空探测、载人登月等领域的共底贮箱，可有效提高贮箱和飞行器的可靠性和安全性。
54.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
55.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

技术特征：
1.一种双层共底结构，其特征在于，包括第一共底(1)、第二共底(2)、y形环(3)以及垫环(4)；所述第一共底(1)、第二共底(2)均为半球形结构，且由内向外同心布置；第一共底(1)、第二共底(2)间设置有第一间隙(7)；所述第一间隙(7)的尺寸为0.1～0.5mm；所述第一共底(1)的端部与第二共底(2)的端部通过y形环(3)连接，所述第一共底(1)的端部与第二共底(2)的端部分别焊接在所述y形环(3)的两侧；所述y形环(3)内设置有应力释放槽(5)，所述应力释放槽(5)与第一间隙(7)相连通；应力释放槽(5)中设置有垫环(4)，所述垫环(4)的一端位于应力释放槽(5)内，另一端穿过应力释放槽(5)延伸至第一间隙(7)；所述垫环(4)的厚度比所述y形环(3)的应力释放槽(5)宽度小0.05～0.20mm。2.根据权利要求1所述的双层共底结构，其特征在于，第一共底(1)外型面直径为2400mm，第二共底(2)内型面直径为2400.1～2400.5mm；第一共底(1)的厚度与直径的比值、第二共底(2)的厚度与直径的比值均小于0.0005。3.根据权利要求1所述的双层共底结构，其特征在于，所述第一共底(1)的材料为铝或铝合金材料；所述第二共底(2)的材料为铝或铝合金材料。4.根据权利要求1所述的双层共底结构，其特征在于，所述应力释放槽(5)为u型结构，应力释放槽(5)宽度t为2.5～3.5mm。5.根据权利要求1所述的双层共底结构，其特征在于，定义y形环(3)与第一共底(1)的焊缝为第一焊缝(8)，第一焊缝(8)的位置距离应力释放槽根部距离h2为25～35mm；定义y形环(3)与第二共底(2)的焊缝为第二焊缝(9)，第二焊缝(9)的位置距离应力释放槽根部距离h1为20～30mm；第一焊缝(8)与第二焊缝(9)之间的距离不小于9mm。6.根据权利要求1所述的双层共底结构，其特征在于，所述y形环(3)上还设置有检测接口(6)，所述检测接口(6)与所述应力释放槽(5)相连通。7.根据权利要求6所述的双层共底结构，其特征在于，所述检测接口呈阶梯状，包括直径依次增大，且依次连通的第一阶(61)、第二阶(62)、第三阶(63)、第四阶(64)、第五阶(65)；所述第一阶(61)为通孔结构，且与所述应力释放槽(5)相连通；所述第二阶(62)、第三阶(63)为螺纹孔孔结构；所述第四阶(64)、第五阶(65)为孔结构。8.根据权利要求1所述的双层共底结构，其特征在于，所述第一阶(61)，第一阶(61)的直径d1为2.0～2.5mm；第二阶(62)、第三阶(63)分别为m3、m4尺寸的螺纹孔所述第四阶(64)的直径d2为4.0～4.5mm；第五阶(65)的直径d3为6.0～9.0mm。9.根据权利要求1所述的双层共底结构，其特征在于，垫环(4)的材料为铝或铝合金。

技术总结
本发明提供了一种双层共底结构，包括第一共底、第二共底、Y形环、垫环；所述第一共底、第二共底均为半球形结构，且由内向外同心布置；第一共底、第二共底间设置有第一间隙；所述第一间隙的尺寸为0.1～0.5mm；所述Y形环内设置有应力释放槽，所述应力释放槽与第一间隙相连通；应力释放槽中设置有垫环；所述垫环的厚度比所述Y形环的应力释放槽宽度小0.05～0.20mm。本发明通过第一共底、第二共底的设计，实现了共底贮箱共底的双层冗余设计，在中第一共底或第二共底发生泄漏后，推进剂泄漏至第一共底和第二共底的间隙内，未泄漏的共底仍然起到两种推进剂物理隔离的作用，解决了共底贮箱使用的安全性问题。使用的安全性问题。使用的安全性问题。


技术研发人员：葛宁 王晓玲 施金箭 柳盈含 冯明宇 王建海 许海洋
受保护的技术使用者：上海空间推进研究所
技术研发日：2022.12.23
技术公布日：2023/6/28